状态机回放的流式数据

Question

我有一个需要支持回放的状态机设计。我们有执行动作的状态，有时需要生成随机数。如果程序在FSM执行过程中关闭，程序需要使用与之前相同的随机数回放整个FSM。

举一个基本的例子，假设我有三个状态: A、B和C。FSM将调用一个状态的Execute()函数。在函数结束时，状态将发布一个事件，FSM将确定下一步转到哪个状态。在状态A中，它将调用rand()。如果数字是偶数，它将发布一个事件以转到状态B，否则状态C应该是下一个状态。

void StateA::Execute(IEventQueue& rQueue)
{
    int num = rand();
    if( num % 2 == 0 )
    {
        rQueue.PostEvent("GoToStateB");
    }
    else
    {
        rQueue.PostEvent("GoToStateC");
    }
}

如果随机数是69，那么它应该转到状态C。而在状态C中，程序可能会退出。当程序再次启动时，它应该回放状态机。显然，为了正确工作，它不能生成一个全新的随机数，它需要再次使用69才能准确回放。

我有一个文件流接口，可以用来将数据保存到文件中，但代码有点难看：

void StateA::Execute(IEventQueue& rQueue, IFileStream& rStream)
{

    int num = 0;

    // fails if there's no more data to read
    bool bSuccess = rStream.ReadInt(num);
    if (!bSucess)
    {
        num = rand();
        rStream.WriteInt(num);
    }

    // same code as before
}

这个解决方案的唯一问题是，我不需要先检查流中的数据，然后再有条件地写入相同的流。

我想像这样隐藏它：

void StateA::Execute(IEventQueue& rQueue, IStream& rStream)
{

    int num = 0;

    num = rand();
    rStream & num;

    // same code as before
}

在IStream内部，操作符&(可能不是重载的最佳用法)实际上会尝试从流中读取一个int。如果该流是空的，那么它将改为写入该流。和以前一样，行为是:先读到流的末尾，然后开始追加。

所以我想我的问题是:对于这种类型的回放，有没有一种我可能忽略的通用习惯用法？有没有人有其他的建议？我觉得我开始让设计变得有点复杂了。

谢谢!

Answer 1

为什么状态要与文件流直接交互？单一责任意味着我们应该有一个类，它的工作是基于某种逻辑提供适当的数字。

struct INumberSource {
    virtual int GenNextNumber() = 0;
}

// My job is to provide numbers from an RNG
struct RNGNumberSource : public INumberSource {
    virtual int GenNextNumber() {
        return rand();
    }
}

// My job is to write any numbers sourced through me to a file
// I delegate to another source to get an actual number
class FileStreamTrackingNumberSource : INumberSource {
public:
    FileStreamTrackingNumberSource(INumberSource& source, IFileStream& stream)
        : altSource(source), fileStream(stream) { }

    virtual int GenNextNumber() {
        int num = altSource.GenNextNumber();
        fileStream.WriteInt(num);
        return num;
    }
private:
    INumberSource altSource;
    IFileStream& fileStream;
}

// My job is to source numbers from a file stream delegating to an
// alternate source when I run out
class FileStreamNumberSource : public INumberSource {
public:
    FileStreamNumberSource(INumberSource& source, IFileStream& stream)
        : altSource(source), fileStream(stream), failedRead(false) { }

    virtual int GenNextNumber() {
        int num = 0;

        if(failedRead || !(failedRead = fileStream.ReadInt(num))) {
            num = altSource.GenNextNumber();
        }

        return num;
    }

private:
    INumberSource& altSource;
    IFileStream& fileStream;
    bool failedRead;
}

因此，在您的示例中，您需要将IFileStream和RNGNumberSource提供给FileStreamTrackingNumberSource，并将该IFileStream和相同的IFileStream提供给FileStreamNumberSource。该FileStreamNumberSource就是您要为州的INumberSource参数提供的内容。

假设您只需要数字来选择下一个州，那么您的州代码可能如下所示：

void StateA::Execute(IEventQueue& rQueue, INumberSource& numberSource)
{
    if( numberSource.GenNextNumber() % 2 == 0 )
    {
        rQueue.PostEvent("GoToStateB");
    }
    else
    {
        rQueue.PostEvent("GoToStateC");
    }
}

Answer 2

我怀疑您应该有两个文件:一个记录您正在播放的事件，另一个用于读取“重放”事件。如果重放文件比“录制”文件长，那么这就是你用来重放的文件。

我也不会像你建议的那样使用运算符重载。也许只需要使用一个三元运算符。

Answer 3

我不确定我是否理解“回放”背后的原理，但你不能简单地将“随机数或从文件中读取”的整个逻辑包装在一个类或函数后面吗？

更新

关于“回放”的主题和你的总体设计，我不确定FSM生成自己的刺激(即触发状态转换的随机数)是否正常。通常，刺激是从外部提供的。如果你重新考虑这一点，那么你就不再有这个混乱的问题了！